当前课程知识点:普通生物学 > 第二章 分子生物学基础 > 第一节 遗传的分子基础 > 2.1.1 DNA的发现历史
各位同学
接下来将由我和大家一起
从宏观领域进入微观世界
学习生命的分子生物学基础
这部分内容将包括遗传的分子基础
基因的表达调控
生物技术及其应用
以及人类基因组
即遗传疾病四节课程
今天在第一部分的遗传的分子基础中
首先要讲的是DNA发现的历史
同学们可能都听说过“龙生龙 凤生凤”
可是大家知道为什么龙生不出凤
凤也生不出龙吗
从生物学角度看
这都是源于
我们每种生物体内的遗传物质
这个物质使得我们可以代代相传
在形态上不会出现特别大的差异
比如说我们虽然很渴望有一天
可以拥有天使的翅膀
可以在蓝天上自由翱翔
然而我们没有办法长出翅膀
所以我们退而求其次就制造了飞机
那么遗传物质究竟是什么呢
作为遗传物质
必须具备几个条件
第一它能够进行自我复制
传递给子代
第二它具有储存
传递信息的能力
因为我们的遗传信息
都是包含在这个物质中
第三具有很强的稳定性
很难发生变异
我们都打过植物大战僵尸
我们不能有一个变异以后就发生
从植物一下变成了僵尸
第四在细胞分裂过程中
这些遗传物质必须是有规律的
均匀的分配到子细胞中去
每一个子细胞都得到相同的一份拷贝
一个都不能少 一点都不能缺
这个物质就是DNA
也就是我们所熟悉的脱氧核糖核酸
那么我们是怎么知道DNA是遗传物质的呢
其实这个问题
在19世纪初的时候也困扰了很多人
下面我们就看看前人是如何设计实验
寻找这个问题的答案
早在1928年
英国微生物学家Griffith. F
做了肺炎链球菌的转化实验
当时人们发现
肺炎链球菌存在着两种不同的菌株
一种叫S菌株也叫光滑型菌株
其命名是因为细胞表面
具有多糖荚膜
菌落表面光滑
可以导致人的肺炎
以及小鼠的败血症
而引起小鼠的死亡
另外一种是R菌株
也就是粗糙型菌株
其菌落表面粗糙
不致病
不包含多糖的荚膜
利用这两个菌株Griffith设计了这样的一个实验
用S菌株去感染小鼠
小鼠因为得败血症而死亡
用R菌株去感染小鼠
小鼠不受影响
将S型菌株杀死后感染小鼠
小鼠也不受影响
也就是说加热
将S菌株的感染性杀掉
然而如果将加热后的S型菌株
和活的R菌株混合后感染小鼠
小鼠又因为败血症而死亡
这说明R菌株从死的S菌株中
获得了某种转化因子
从而改变了它的遗传特性
那么这个转化因子到底是什么呢
1944年 三位科学家
Avery.O Macleod.C McCarty.M.J
揭示了转化因子的化学本质
他们利用酶学和生化的方法
将加热失活后S菌株的成分
用不同的酶降解
与活的R菌株混合后感染小鼠
然后观察小鼠的存活情况
他们发现用DNA酶处理后的
转化因子失去了活力
从而说明了
DNA是最为可能的遗传物质
1952年 Hershey和Chase
用对噬菌体T2的蛋白质
和DNA进行同位素标记
然后通过对噬菌体
和大肠杆菌的分离
观察被标记的蛋白
和DNA是否被转移到了大肠杆菌内
发现只有DNA可以进入大肠杆菌
从而进一步确认了
DNA就是这个转化因子
那么DNA是转化因子
它的结构和组成又是什么呢
核酸的结构和功能比较复杂
分子很不稳定
在我们所熟知的四类生物大分子中
它的研究开始的最晚
1869年瑞士科学家Miescher
从细胞核中分离
得到了一种核酸性物质
命名为核素
1875年他提出了核素的实验式
Altman建立了一种方法
从而可以制备不含有蛋白的核素
并把这个核素定名为Nucleic Acid或者叫核酸
1894年 Kossel研究了核酸的化学组成
分离出四种碱基
明确提出了核酸含有含氮碱基
他也因此在1910年获得了诺贝尔奖
1909年Levene P.A.
发现酵母的核酸是D-核糖
后来他又发现2-脱氧-D核糖
指出了核酸的糖基组成
确立了核苷
核苷酸的分子结构
Levene 提出四核苷酸假说
认为核酸是含有等量的
四种核苷酸的聚合体
该理论统治了生物界20到30年
最后被证明是错误的
DNA和RNA它们的构成是什么呢
DNA和RNA的核酸单位
都是由三部分组成
一个是五碳糖
一个是含氮的有机碱基
一个是磷酸基
一个核苷酸的磷酸基
和另一核苷酸的羟基
可以发生脱水反应
生成一个水分子而形成共价键
从而可以将二者连接在一起
这一连接被称为磷酸二酯键
因为磷酸基是通过一对酯键
与两个糖相连的
由这一反应生成的聚合物
在两端仍然一端留有
一个3’羟基和5’磷酸基
因此它可以再与其他羟基相连
这样千万个核苷酸就可以聚合成为长链
含氮碱基位于这个长链的中间
那么为什么说
Levene的理论是错误的呢
因为依据这个理论
那么生物体内DNA中碱基的组成
应该是等量的
1950年 Chargaff E.
研究了多种生物中DNA碱基的组成
他发现了一个规律
现在被称为Chargaff规则
他发现的规律是所在DNA中嘌呤A或者G
和嘧啶C或者T它们的数量总是一样的
这为后来Watson和Crick
提出碱基互补配对原则
提供了很重要的信息
从研究的DNA结构上来看
Watson和Crick
并不是最早研究DNA三维结构的
当时在这个研究领域的代表
包括英国伦敦国王学院的威尔金斯
和弗兰克林
以及加州理工学院的
化学家莱纳斯鲍林
而弗兰克林
通过对DNA纤维X衍射图技术的改进
在1953年获得了
如我们PPT中所示的(b)的衍射图片
并利用这些图片揭示了
DNA螺旋的直径和螺距
它们分别是2nm和3.4nm
而在弗兰克林工作的基础上
Waston 和Crick 于1953年4月25日的
《自然》杂志上以1000多字
和一幅插图的短文
公布了他们DNA双螺旋模型
从此奠定了分子生物学的基础
并因此而获得了
1962年的诺贝尔奖
可惜富兰克林于1958年因患癌症逝世
因为长期接触X射线而造成了这样对身体的损伤
当时年仅38岁
不然这个诺贝尔奖恐怕Waston就没有份了
这就是DNA发现的历史
-绪论
--绪论
-人物访谈——走进精准医学
-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第三节 真核细胞的结构
-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构
-第四节 细胞的能量代谢
-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢
-第五节 细胞的分裂与分化
-第一章 细胞生物学基础--第五节 细胞的分裂与分化
-第一节 遗传的分子基础
-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础
-第二节 基因的表达调控
-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控
-第三节 生物技术及其应用
-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用
-第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第一节 高等植物体的细胞与组织
-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织
-第二节 植物的生长
-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
-第三节 植物的生殖和发育
-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育
-第四节 植物的营养与运输
-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输
-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
-第三章 高等植物体的结构与功能--第五节 植物生长发育的调控
-第一节 动物的组织
--4.1.5 软骨
--4.1.6 硬骨
--4.1.7 血液
-第一节 动物的组织--作业
-第二节 消化系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第二节 消化系统
-第三节 呼吸系统
-第三节 呼吸系统--作业
-第四节 循环系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第四节 循环系统
-第五节 内环境的控制
-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
-第六节 内分泌系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
-第八节 生殖与胚胎发育
-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
-2020年秋季学期普通生物学期中考试